常用电气控制电路知识讲解.doc
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1、常用电气控制电路精品文档常用电气控制电路1. 控制柜内电路的一般排列和标注规律 为便于检查三相动力线布置的对错,三相电源L1、L2、L3在柜内按上中下、左中右或后中前的规律布置。L1、L2、L3三相对应的色标分别为黄、绿、红,在制作电气控制柜时要尽量按规范布线。 二次控制电路的线号,一般的标注规律是:用电装置(如交流接触器)的右端接双数排序,左端按单数排序。二次控制电路的线号编排如图1所示。 动力线与弱点信号线要尽量远离,如传感器、PLC、DCS集散控制系统、PID控制器等信号线,如果不能做到远离,要尽量垂直交叉。弱电线缆最好单独放入一个金属桥架内,所有弱电信号的接地端都在同一点接地,且与强电
2、的接地分离。 常用电气控制电路 图1 二次控制电路的线号编排 2. 电动机起停控制电路 该电路可以实现对电动机的起停控制,并对电动机的过载和短路故障进行保护,电动机起停控制电路如图2所示。 图2 电动机起停控制电路 在图2中,L1、L2、L3是三相电源,信号灯HL1用于指示L2和L3两相电源的有无,电压表V指示L1和L3相之间的线电压,熔断器FU1用于保护控制电路(二次电路)避免电路短路时发生火灾或损失扩大。合上断路器QF1,二次电路得电,按下起动按钮(绿色)SB2,交流接触器KM1的线圈通电,交流接触器的主触点KM1的辅助触头KM1-1闭合,电动机M1通电运转。由于KM1-1触头已闭合,即使
3、起动按钮SB2抬起,KM1的线圈也将一直有电。KM1-1的作用是自锁功能,即使SB2抬起也不会导致电动机的停止,电动机起动运行。按下停止按钮SB1,KM1的线圈断电,KM1-1和KM1触头放开,电动机停止,由于KM1-1已经断开,即使停止按钮SB1抬起,KM1的线圈也仍将处于断电状态,电动机M1正常停止。当电动机内部或主电路发生短路故障时,由于出现瞬间几倍于额定电流的大电流而使断路器QF1迅速跳闸,使电动机主电路和二次电路断电,电动机保护停止。当电动机发生过载时,电动机电流超出正常额定电流一定的百分比,热继电器FR1发热,一定时间后,FR1的常闭触头FR1-1断开,KM1线圈断电,KM1-1和
4、KM1主触头断开,电动机保护停止。KM1线圈得电时,HL2指示灯亮说明电动机正在运行,KM1的线圈断电后HL2灯灭,说明电动机停止运行。当FR1发生过载动作,常开触头FR1-2闭合,HL3灯亮说明电动机发生了过载故障。假设上述的三相交流电动机M1的功率3.7kW,额定电流为7.9A,工作电压为AC380V,则3.7kW电动机起停控制电路元件清单见表1。 表1 3.7kW电动机起停控制电路元件清单3. 电动机正、反转控制电路 该电路能实现对电动机的正、反转控制,并有短路和过载保护措施。电动机正、反转控制电路如图3所示。 常用电气控制电路 图3 电动机正、反转控制电路 在图3中,接触器KM2线圈吸
5、合后,因为将L1和L3两相电源线进行了对调,实现了电动机的反转运行。信号灯HL1指示电源线L3和零线N之间的相电压。按下正转起动按钮SB2,交流接触器KM1线圈得电吸合,主触头KM1和常开辅助触头KM1-1闭合,电动机M1正向运转。KM1的常闭辅助触头KM1-2断开,此时即使按下反转起动按钮SB3,由于KM1-2的隔离作用,交流接触器KM2的线圈也不会吸合,KM1-2起安全互锁作用。电动机正向起动后,反向控制交流接触器KM2触头不会吸合,避免了由于KM1和KM2的触头同时吸合而出现电源线L1和L3直接短路的现象。按下停止按钮SB1,交流接触器KM1断电,主触头KM1和辅助触头KM1-1断开,K
6、M1-2闭合,电动机M1停止运行。按下反向起动按钮SB3,交流接触器KM2的触头吸合,主触头KM2和辅助触头KM2-1闭合,由于KM2将电源线L1和L3进行了对调,电动机M1反向运转,KM2的常闭辅助触头KM2-2断开,KM1的线圈电路断开,此时即使正向起动按钮SB2按下,KM1也不会吸合,KM2-2起安全互锁作用。当电动机或主电路发生短路故障时,几倍于电动机额定电流的瞬间大电流使断路器QF1立即跳闸断电。当电动机发生过载故障时,热继电器FR1的常闭触头断开,使KM1或KM2断电,从而使电动机停止。图3中1、2、3、4、5、7、9、11、13为电路连接标记,称为线号,同一线号的电线连接在一起。
7、线号的一般标注规律是:用电装置(如交流接触器线圈)的右端按双数排序,左端按单数排序。假设上述的电动机功率为15kW,则15kW电动机正、反转控制电路元件清单见表2。 表2 15kW电动机正、反转控制电路元件清单 常用电气控制电路 4.电动机自耦减压起动控制电路 在有些场合,如果供电系统中的电力变压器容量裕度不大,或是要起动的电动机的功率在该电源系统中所占比重较大,一般要求电动机的起动要有减压起动措施,避免因电动机直接起动时电流太大造成电网跳闸,减压起动的目的就是为了减少电动机的起动电流。一般在电动机设备独立供电或用电设备较少的情况下,18kW以上的三相交流电动机就需要减压起动;如果大量电气设备
8、工作在同一电网中时,280kW的三相交流电动机可能不需要减压起动。 常见的75kW以下三相交流电动机的自耦减压起动控制电路如图4所示。 常用电气控制电路 图4 常见的75kW以下三相交流电动机的自耦减压起动控制电路 在图4中,SA1为电源控制开关,按下起动按钮SB2,KM2、KM2-1、KM3触头吸合,接触器KM2触头吸合给自耦减压变压器通电,随后接触器KM3触头吸合,自耦减压变压器65%(或85%)的电压输出端接到电动机M1上,电动机在低电压下开始起动运行,KM3-1触头吸合后延时继电器KT1开始计时,延时一定时间后,KT1-1触头吸合,中间继电器KA1的线圈得电,KA1-2触头闭合,KA1
9、自保持,KA1-1断开,KM2和KM3线圈断电断开,KM3-1断开,KT1断电断开,KA1-3触头闭合,KM3-2闭合,KM1吸合,交流电动机M1全压运行,至此电动机进入正常运行状态。在图4中,交流表A通过电流互感器TA1随时检测电动机上L3相的交流值,在减压起动过程中,如果发现起动电流已接近额定电流时,也可由人工按下全压切换按钮SB3,提前是把电动机切换到全压运行。延时继电器KT1和KT2的时间设定,以电动机从起动开始到起动电流接近额定电动机的时间为基础,一般不会超过30s。KT2的作用是在KT1出现故障时仍能断开KM2和KM3线圈,切换到KM1运行,一般情况下,KT2可以不要。HL1为电源
10、指示,HL2为减压起动指示,HL3为正常运行指示。以45kW三相交流电动机为例,45kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单见表3。 表3 45kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单 图5 电动机自耦减压起动电路 图5的原理与图4差不多,需要提醒的是当电动机电流大于160A时已经没有这么大的热继电器,这时要利用电流互感器TA1、TA2和05A小功率的热继电器FR1组成电动机过载保护电路。电动机M1的三相电流IU、IV、IW相量之和为零,即IA+IB+IC=0,得IB=-(IA+IC),所以图5中两个电流互感器的电流之和等于中间相的电流。让该电流三次流过热继电器FR1的主端子,产生与三相电流全接入
11、时同样的发热效果,减压起动时KM1-1不吸合,热继电器内不通过起动电流,正常运行后触头KM1-1吸合,热继电器投入运行,电流表A指示中间相的电流值。注意电流互感器要和电流表配对使用,如电流互感器为100/5的,那么电流表就应该选择5/100的,使电流表直接显示电动机的实际电流值。以132kW电动机为例,132kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单见表4 表4 132kW电动机自耦减压起动控制电路元件清单 4. 电动机星三角形减压起动电路 三相交流电动机有星形联结和三角形联结两种接法,如图6所示。一般小功率的电动机为星形联结,大功率的电动机为三角形联结。对于需要减压起动的大功率电动机,把三角形联
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